本文選題：可見光通信 + 光學濾波��； 參考：《江蘇大學》2016年碩士論文

【摘要】：LED可見光無線通信因綠色低碳、低能耗、無電磁干擾等特點,成為了一種新型的通信方式,并逐步應用在LED照明設備上。如今LED光源已經被廣泛應用于汽車前照燈、交通信號燈、路燈等設備上,使可見光無線通信應用到智能交通系統(tǒng)和車聯(lián)網中成為可能。室外可見光通信受到自然光和不同天氣情況的嚴重影響,從而導致接收端性能的下降。在本文研究的室外可見光通信系統(tǒng)中,使用汽車LED前照燈作為信號的發(fā)射源,近地面空氣作為傳輸信道。針對接收端所受到的自然光背景噪聲,采用光學濾波技術進行處理,設計了誘導透射濾光片、光角度選擇器,使室外可見光通信系統(tǒng)的通信質量得到提高。論文主要完成的工作和創(chuàng)新點:(1)為了有效濾除太陽光噪聲,設計了一種新型帶通濾光片。對汽車LED前照燈光譜和太陽光光譜進行分析,根據(jù)汽車LED前照燈光譜與太陽光光譜之間的重疊和非重疊區(qū)域,確定了濾波通帶的頻譜形狀。針對此通帶的頻譜形狀,采用誘導透射濾光片進行濾波。根據(jù)光學薄膜計算方法設計了誘導透射濾光片的膜系結構參數(shù),并對所設計的膜系通帶進行仿真。在保障信號光順利通過的情況下,實現(xiàn)了對太陽光噪聲的有效濾除。對誘導透射濾光片進行性能分析,結果表明使用誘導透射濾光片后系統(tǒng)信噪比提高了1.44倍。(2)設計了光角度選擇器,以保證信號光和自然光的最佳入射角。對汽車LED信號光入射角與濾光片通帶形狀的關系和太陽光入射角與太陽光噪聲功率的關系進行分析,確定汽車LED信號光的最佳入射角為0~10°,太陽光的最佳入射角為0~20°,設計了由阻斷層、吸收層、透射層構成的汽車LED信號光光角度選擇器和太陽光光角度選擇器,保障了誘導透射濾光片通帶形變程度最小,濾光效果最好并有效減少了太陽光噪聲。(3)完成了光接收器的整體結構設計。光接收器分別由太陽光光角度選擇器、汽車LED信號光光角度選擇器、誘導透射濾光片、復合拋物面聚光器(CPC)、硅光電二極管組成。對接收器性能進行仿真分析。結果表明,在使用光接收器后不僅提高了接收端的的通信質量,而且提高了通信的有效距離。
[Abstract]:LED visible light wireless communication has become a new communication mode because of its green low carbon, low energy consumption and no electromagnetic interference, and has been gradually applied to LED lighting equipment. Nowadays, LED light source has been widely used in automotive headlights, traffic lights, street lights and other devices, making it possible to apply wireless communication of visible light to intelligent transportation systems and vehicle networking. Outdoor visible light communication is seriously affected by natural light and different weather conditions, which results in the degradation of receiver performance. In the outdoor visible light communication system studied in this paper, the vehicle LED headlamp is used as the source of signal transmission, and the near-ground air is used as the transmission channel. In view of the natural light background noise at the receiving end, the optical filtering technique is used to deal with the noise. The induced transmission filter and the optical angle selector are designed to improve the communication quality of the outdoor visible light communication system. In order to effectively filter the solar noise, a new band-pass filter is designed. The spectrum of automobile LED headlamp and the spectrum of solar light are analyzed. According to the overlapping and non-overlapping region between the spectrum of automotive LED headlamp and the spectrum of solar light, the spectrum shape of filter passband is determined. According to the spectrum shape of the passband, the induced transmission filter is used to filter. According to the optical thin film calculation method, the structure parameters of the membrane system of the induced transmission filter are designed, and the simulation of the pass band of the film system is carried out. In the case of ensuring the smooth passage of signal light, the effective filtering of solar light noise is realized. The performance of the induced transmission filter is analyzed. The results show that the signal-to-noise ratio (SNR) of the system is improved by 1.44 times by using the inductive transmission filter. (2) the optical angle selector is designed to ensure the optimum incident angle between the signal light and the natural light. The relationship between the incident angle of automobile LED signal and the shape of the pass band of the filter and the relation between the incidence angle of the solar light and the noise power of the solar light are analyzed. The optimum incidence angle of automobile LED signal light is determined to be 0 ~ 10 擄, and the optimum incidence angle of solar light is 0 ~ 20 擄. A car LED signal light angle selector and a solar light angle selector composed of blocking layer, absorption layer and transmission layer are designed. It ensures the minimum band deformation of the induced transmission filter, the best filtering effect and the effective reduction of the solar noise. 3) the overall structure design of the optical receiver is completed. The optical receiver consists of a solar angle selector, an automobile LED signal optical angle selector, a induced transmission filter, a composite parabolic concentrator, and a silicon photodiode. The performance of the receiver is simulated and analyzed. The results show that the optical receiver not only improves the communication quality of the receiver, but also improves the effective distance of the communication.
【學位授予單位】：江蘇大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TN929.1

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